一个脚本解释器的实现与分析(HOC改进版)

abruzzi

HOC(High Order Calculator)是一个解释型的程序语言，最初的版本由Brain Kernighan和Rob Pike在《The UNIX Programming Environment》[UNIX编程环境]一书中作为一个例子给出。本身由lex/yacc构造，结构十分清晰，作为一个教学语言，HOC支持函数，具有类C的语法，有简单的I/O，变量赋值，表达式计算，错误恢复等机制。
 
后来，Bell实验室又陆续开发出了一些改进的版本，使得HOC可以平坦的移植到各种Linux系统中，我在上学的时候阅读过[UNIX编程环境]这本书，并且对其中的HOC做了一些简单的改进，后来又找到了Bell实验室的一个版本，深入的学了一遍，由于这个发布版本出自Research UNIX系统，我又对源码做了一些修改，并将其移植到了Windows平台。
 
在第一次学习HOC解释器的时候，是在编译原理课程结束后，当时是想在linux下设计一个通用的数学计算引擎，然后将计算出的数据通过一个前端展示系统(最好平台无关)展示给最终用户。开始，准备用Delphi自己写一个，但是一直没有实现，这个项目就停止了。直到后来发现了一个优秀的绘图工具gnuplot(关于gnuplot的更多细节，请参看我的另一篇文章), 用它来做前端似乎再合适不过了，于是，我决定将原来的改进后的HOC移植到Windows下，然后进行一个简单的整合。
 
下面是用HOC语言写的一段代码：


代码很简单，先定义一个过程：plotSin(在HOC中有procedure,function之分，前者没有返回值，而后者有)，这个过程定义了三个临时变量begin,end,step,其中PI是一个常量，其值为3.1415926, 然后是一个for循环，begin不断加step(0.1)，直到不小于end，退出循环，同时每次迭代时，先计算sin(begin)的值，并打印此时的begin和sin(begin)值。最后，调用这个过程，执行计算并退出。
 
这个是程序生成的数据：


将数据交给gnuplot展示，gunplot可以轻易的从数据文件中读出数据，并以第一列为横坐标，第二类为纵坐标画出图形来，根据上边这个数据文件，gnuplot画出的图形结果如下：


如果需要绘制3-D的图形，事实上更为简单一些。如下面的代码所示：


代码很简单，就是两层循环，计算出sin(x)*cos(y)的值，打印出来，一次x迭代结束后，打印一个空行，这样gunplot可以识别次文件，并画出3-D的图形来。
 
使用gnuplot的3-D绘制命令，splot，可以得到下边的图形：


z = sin(x)*cos(y)


 z = x * y


 z = x^2 - y^2 (鞍面)
 
整个思路很清晰，没有什么难懂的地方，而这个HOC的原始版本就是在UNIX下用lex/yacc开发的，只要对正则表达式和BNF形式比较熟悉就可以很快的理解整个解释器的实现(建议直接去看源码)。如果不太熟悉，那么就接着往下看，我会详细解释这些工具的用法和一些形式语言的理论。
 

• 形式语言
  

在计算机科学中，形式语言是用精确的数学定义或者机器可识别的公式定义的语言，形式语言跟自然语言很类似，包含两部分：语法和语义。形式语言的定义为：
<div class="quote_title"> 写道